वैज्ञानिकहरूले स्पिन-बरफ भनेर चिनिने सामग्रीको पहिलो पटक त्रि-आयामी प्रतिकृति बनाएर चुम्बकीय चार्ज प्रयोग गर्ने शक्तिशाली उपकरणहरू सिर्जना गर्ने दिशामा एक कदम चालेका छन्।
स्पिन बरफ सामग्रीहरू अत्यन्त असामान्य छन् किनभने तिनीहरू तथाकथित दोषहरू छन् जुन चुम्बकको एकल ध्रुवको रूपमा व्यवहार गर्दछ।
यी एकल ध्रुव चुम्बकहरू, चुम्बकीय मोनोपोलहरू पनि भनिन्छ, प्रकृतिमा अवस्थित छैन;जब प्रत्येक चुम्बकीय पदार्थलाई दुई भागमा काटिन्छ, यसले सधैं उत्तर र दक्षिण ध्रुवको साथ नयाँ चुम्बक बनाउँछ।
दशकौंदेखि वैज्ञानिकहरूले प्राकृतिक रूपमा हुने चुम्बकीय मोनोपोलहरूका प्रमाणहरू खोजिरहेका छन् र अन्ततः सबै भौतिक विज्ञानलाई एउटै छानामुनि राखेर प्रकृतिका आधारभूत शक्तिहरूलाई सबै कुराको तथाकथित सिद्धान्तमा समूहबद्ध गर्ने आशामा छन्।
यद्यपि,हालैकावर्षहरूमाभौतिकशास्त्रीहरूलेदुई——आयामी स्पिन-बरफ सामग्रीहरू सिर्जना गरेर चुम्बकीय मोनोपोलको कृत्रिम संस्करणहरू उत्पादन गर्न सफल भएका छन्।
आज सम्म यी संरचनाहरूले चुम्बकीय मोनोपोल सफलतापूर्वक प्रदर्शन गरेका छन्, तर सामग्री एक विमानमा सीमित हुँदा समान भौतिकी प्राप्त गर्न असम्भव छ।वास्तवमा, यो स्पिन-आइस जालीको विशिष्ट त्रि-आयामी ज्यामिति हो जुन चुम्बकीय मोनोपोलहरूको नक्कल गर्ने सानो संरचनाहरू सिर्जना गर्ने यसको असामान्य क्षमताको लागि कुञ्जी हो।
नेचर कम्युनिकेसन्समा आज प्रकाशित नयाँ अध्ययनमा, कार्डिफ विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूको नेतृत्वमा टोलीले परिष्कृत प्रकारको थ्रीडी प्रिन्टिङ र प्रशोधन प्रयोग गरेर स्पिन-बरफ सामग्रीको पहिलो थ्रीडी प्रतिकृति बनाएको छ।
टोलीले थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीले कृत्रिम स्पिन-बरफको ज्यामितिलाई टेलर गर्न अनुमति दिएको छ, जसको अर्थ तिनीहरूले चुम्बकीय मोनोपोलहरू बन्ने र प्रणालीहरूमा वरपर सर्ने तरिकालाई नियन्त्रण गर्न सक्छन्।
3D मा मिनी मोनोपोल म्याग्नेटहरू हेरफेर गर्न सक्षम हुनुले मानव मस्तिष्कको तंत्रिका संरचनाको नक्कल गर्ने थ्रीडी कम्प्युटिङ नेटवर्कहरूको निर्माणसम्म, उन्नत कम्प्युटर भण्डारणदेखि लिएर धेरै अनुप्रयोगहरू खोल्न सक्छ।
"१० वर्षभन्दा बढी समयदेखि वैज्ञानिकहरूले दुई आयामहरूमा कृत्रिम स्पिन-बरफ सिर्जना र अध्ययन गरिरहेका छन्।त्यस्ता प्रणालीहरूलाई तीन-आयामहरूमा विस्तार गरेर हामी स्पिन-आइस मोनोपोल फिजिक्सको धेरै सटीक प्रतिनिधित्व प्राप्त गर्छौं र सतहहरूको प्रभाव अध्ययन गर्न सक्षम हुन्छौं, ”कार्डिफ विश्वविद्यालयको भौतिकशास्त्र र खगोल विज्ञानको विद्यालयका प्रमुख लेखक डा साम लाडाकले भने।
"यो पहिलो पटक हो कि कसैले नानोस्केलमा डिजाइनद्वारा स्पिन-बरफको सटीक थ्रीडी प्रतिकृति सिर्जना गर्न सक्षम भएको छ।"
कृत्रिम स्पिन-बरफ अत्याधुनिक थ्रीडी नानोफेब्रिकेशन प्रविधिहरू प्रयोग गरेर सिर्जना गरिएको थियो जसमा साना नानोवायरहरूलाई जाली संरचनामा चार तहहरूमा स्ट्याक गरिएको थियो, जुन आफैंमा मानव कपालको चौडाइ भन्दा कम मापन गरिएको थियो।
चुम्बकीय बल माइक्रोस्कोपी भनेर चिनिने एक विशेष प्रकारको माइक्रोस्कोपी, जो चुम्बकत्वको लागि संवेदनशील छ, त्यसपछि उपकरणमा उपस्थित चुम्बकीय चार्जहरू कल्पना गर्न प्रयोग गरियो, जसले टोलीलाई थ्रीडी संरचनामा एकल-ध्रुव चुम्बकहरूको आन्दोलन ट्र्याक गर्न अनुमति दिन्छ।
"हाम्रो काम महत्त्वपूर्ण छ किनकि यसले नानोस्केल थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजीहरू प्राय: रसायन विज्ञान मार्फत संश्लेषित हुने सामग्रीहरूको नक्कल गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर देखाउँछ," डा. लाडाकले जारी राखे।
"अन्ततः, यो कामले उपन्यास चुम्बकीय मेटामेटेरियलहरू उत्पादन गर्ने माध्यम प्रदान गर्न सक्छ, जहाँ भौतिक गुणहरू कृत्रिम जालीको 3D ज्यामिति नियन्त्रण गरेर ट्युन गरिन्छ।
"चुम्बकीय भण्डारण उपकरणहरू, जस्तै हार्ड डिस्क ड्राइभ वा चुम्बकीय यादृच्छिक पहुँच मेमोरी उपकरणहरू, अर्को क्षेत्र हो जुन यस सफलताबाट व्यापक रूपमा प्रभावित हुन सक्छ।हालका यन्त्रहरूले उपलब्ध तीन आयामहरूमध्ये दुई मात्र प्रयोग गर्ने भएकाले, यसले भण्डारण गर्न सकिने जानकारीको मात्रालाई सीमित गर्छ।चुम्बकीय क्षेत्र प्रयोग गरेर मोनोपोलहरू थ्रीडी जालीको वरिपरि सार्न सकिने हुनाले चुम्बकीय चार्जमा आधारित साँचो थ्रीडी भण्डारण उपकरण बनाउन सम्भव हुन सक्छ।
पोस्ट समय: मे-28-2021